科研進(jìn)展
蘭州化物所發(fā)表果實(shí)木質(zhì)素研究綜述文章
木質(zhì)素作為植物次生細(xì)胞壁的關(guān)鍵成分，在果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育與采后保鮮中發(fā)揮著雙重作用。適量的木質(zhì)素可為果實(shí)提供機(jī)械支撐、增強(qiáng)抗逆性并延長(zhǎng)貨架期，但過(guò)量積累則會(huì)導(dǎo)致果實(shí)質(zhì)地粗糙、口感變差，嚴(yán)重影響其商品價(jià)值。因此，系統(tǒng)解析果實(shí)木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)功能及調(diào)控機(jī)制，對(duì)果實(shí)品質(zhì)改良與產(chǎn)業(yè)升級(jí)具有重要意義。
近日，中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所天然藥物與化學(xué)測(cè)量研究中心團(tuán)隊(duì)聯(lián)合南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，在果實(shí)木質(zhì)素研究領(lǐng)域發(fā)表系統(tǒng)性綜述文章。全面梳理了木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)特征，包括其作為三維網(wǎng)絡(luò)芳香聚合物的化學(xué)組成、H/G/S單體單元分布及典型連接方式，闡明了不同果實(shí)中木質(zhì)素在微觀分布與化學(xué)結(jié)構(gòu)上的物種特異性差異。研究指出，果實(shí)木質(zhì)素的單體組成比例（如S/G比值）和聚合程度是決定果實(shí)質(zhì)地與食用特性的關(guān)鍵因素。
圖 1. 果實(shí)木質(zhì)素的二維（A）和三維（B）結(jié)構(gòu)
圖 2. 影響果實(shí)木質(zhì)素合成與沉積的主要因素
文章系統(tǒng)闡述了木質(zhì)素在果實(shí)中的核心功能，通過(guò)強(qiáng)化細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)維持果實(shí)形態(tài)與硬度，減少采后失水；形成物理化學(xué)屏障抵御病原菌入侵，提升果實(shí)抗逆性；其含量與結(jié)構(gòu)變化直接調(diào)控果實(shí)質(zhì)地、風(fēng)味等品質(zhì)特征。詳細(xì)解析了木質(zhì)素的生物合成途徑，包括從苯丙氨酸代謝出發(fā)的單體合成、跨膜運(yùn)輸及氧化聚合三大關(guān)鍵階段，明確了PAL、C4H、CAD等核心酶的作用機(jī)制。
在調(diào)控機(jī)制方面，文章概述了激素信號(hào)（乙烯、ABA、茉莉酸等）、轉(zhuǎn)錄因子（MYB、WRKY、NAC 家族）及非編碼 RNA 構(gòu)成的多層級(jí)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，總結(jié)了不同調(diào)控因子對(duì)木質(zhì)素合成的激活或抑制作用。此外，還介紹了木質(zhì)素在生物基材料、食品添加劑等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，為果實(shí)加工副產(chǎn)物的高值化利用提供了新思路。
圖 3. 果實(shí)木質(zhì)素的核心功能及多層級(jí)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)
該綜述為果實(shí)育種、采后保鮮及加工技術(shù)優(yōu)化提供了全面的理論支撐。通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控木質(zhì)素代謝，可實(shí)現(xiàn)果實(shí)品質(zhì)提升與貨架期延長(zhǎng)，對(duì)推動(dòng)水果產(chǎn)業(yè)可持續(xù)高效發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義。
相關(guān)研究工作以 “Lignin in fruits: Structure, function, and frontier perspectives on biosynthesis and regulation” 為題發(fā)表在 Food Research International上。鄭曉淵助理研究員為該論文第一作者，曾凡逵研究員為通訊作者。
上述工作得到了國(guó)家馬鈴薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項(xiàng)目的支持。
